Des chercheurs reproduisent le processus de formation des planètes autour des étoiles

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Un collectif international d'astrophysiciens dont font partie des collaborateurs du MEPhI de l'Université nationale de recherche nucléaire a simulé en laboratoire l'accroissement de la masse d'un corps céleste par attraction gravitationnelle de la matière à partir de l'espace cosmique environnant, dit "accrétion".

Les résultats de l'étude sont parus dans le magazine Science Advances.

L'étude de l'accrétion apporte des informations sur l'échange de masse, d'énergie et l'emplacement réciproque entre le corps "accumulatif" et son environnement. C'est par ce processus que se forment les systèmes planétaires autour des étoiles. Souvent, cela se produit lors de la formation de jeunes étoiles ainsi que dans des systèmes binaires où, par exemple, le rôle de récepteur de la matière est joué par un trou noir et "l'expéditeur" est souvent une étoile à neutrons.

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La matière environnante (le plasma électronique, le "gaz" de certains ions et électrons) et la jeune étoile sont liées par les lignes du champ magnétique qui interagit avec les particules dans le plasma, changeant leur trajectoire et les envoyant vers l'étoile à des vitesses hypersoniques. L'impact chauffe la substance jusqu'à plusieurs millions de degrés: apparaît alors un rayonnement ultraviolet et radiologique excessif dans ce qu'on appelle la colonne d'accrétion, ce qui peut entraîner des changements physiques et chimiques de la structure autour de la jeune étoile.

Il existe de nombreuses restrictions liées à l'observation et à la simulation de processus en astrophysique. Par exemple, dans l'observation réelle des étoiles et dans la mesure de différents paramètres peuvent apparaître des divergences par rapport à une même caractéristique. C'est pourquoi les grandes expériences en laboratoire aident à étudier les processus d'accrétion sous un nouvel angle.

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Dans l'étude réalisée avec la participation de collaborateurs du MEPhI a été créée une nouvelle plate-forme expérimentale qui garantit l'homogénéité du champ magnétique extérieur pour se rapprocher au maximum des événements à l'œuvre dans le cosmos. Les résultats obtenus en laboratoire et l'utilisation de la nouvelle plate-forme apportent les premières preuves directes de la formation d'une enveloppe de plasma ionisé dense recouvrant la région centrale d'affluence de la substance.

Les chercheurs ont montré que la substance, après l'impact des objets, pouvait être éjectée à l'extérieur et pointer à nouveau, sous l'effet du champ magnétique, en direction du flux arrivant. Sachant que la formation de l'enveloppe de plasma qui entoure le noyau agité peut conduire à la réduction de l'émission du rayonnement radiologique. Cette découverte explique l'éventuelle raison des différences de mesures lors de l'accrétion de la substance conformément aux observations optiques et radiologiques.

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"Nos résultats soulignent la nécessité d'une prise en compte correcte de l'absorption du rayonnement dans le plasma pour une simulation correcte des processus d'accrétion dans les jeunes étoiles. La plate-forme de laboratoire mise au point ouvre la possibilité de recherches sur bien d'autres questions. Par exemple, en changeant l'orientation du flux par rapport au champ magnétique il est possible d'étudier les canaux alternatifs d'accrétion", explique l'un des auteurs de l'article, Evgueni Filippov de l'Institut de technologies laser et plasma du MEPhI.

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